編者：上期談到，在供暖系統中室溫的控制對舒適性具有重要的意義，但是如何才能實現室溫的控制呢？眾所周知，散熱器、地暖、風機盤管三種末端其實具有完全不同的工況特性，需要采用不同的方式進行溫控，本期我們先從地暖開始探討應該如何控溫。
 

眾所周知，散熱器、地暖、風機盤管三種末端其實具有完全不同的工況特性，需要采用不同的方式進行溫控，本期我們先從地暖開始探討應該如何控溫。

 

室溫的高低取決于供暖末端散熱量與房間向外失熱量在動態下的平衡點，房間本身在圍護結構不變的情況下室溫的控制其實是對供暖末端散熱量的控制。

 

對于地暖而言，目前常用來改變散熱量的方式有以下四種，我們分別對四種不同方式的特點進行分析。
 

1、“開關式”控溫方式
 

通過房間溫控器對壁掛爐直接控制的“整體控溫”，以及通過每個主要房間溫控器控制對應水路的“分環路或分區域控溫”。這種控制方式具有實施容易、技術成熟、成本較低的特點，是目前應用最廣泛的地暖控溫方式。

 

地暖分室溫控圖

地暖分戶溫控圖

 

“開關式”地暖控溫方式比較適合熱惰性較低的干鋪地暖。當室溫達到設定值后溫控器關閉壁掛爐或者通過電熱執行器關閉對應房間的供暖，由于蓄熱量較小室溫能較快地穩定下來，同樣室溫低于設定值之后開啟供暖也能很快地增加散熱量，從而讓房間溫度維持在設定值附近。但是這種方式用于熱惰性較大的濕鋪地暖中時，室溫的波動將會增大：當房間溫度升高到設定值后關閉供暖，蓄熱層存儲的大量熱量仍然會讓房間內溫度繼續升高；同樣當溫度低于設定值后開啟供暖，熱量會首先存儲在蓄熱層中而不直接散發到室內，所以室溫仍然會繼續下降一段時間后再上升，這些問題會導致較大的室溫波動，降低地暖的舒適性。對于壁掛爐供暖來說，這種方式要注意幾個問題：

 

第一、《輻射供暖供冷技術規程》JGJ 142-2012中明確規定：3.1.1 熱水地面輻射供暖系統的供、回水溫度應由計算確定，供水溫度不應大于60℃，供回水溫差不宜大于10℃，且不宜小于5℃。民用建筑供水溫度宜采用35℃～45℃ 。3.1.3 輻射供暖表面平均溫度宜符合表3.1.3的規定。

表3.1.3 輻射供暖表面平均溫度（℃）

 

地暖適宜低溫工作，家庭供暖適宜溫度應該在35℃～45℃，我們有時候設定出水溫度為60℃時，可能會導致地面溫度達到40℃以上。而如果將供水溫度設定到適合地暖的35℃～40℃，常規壁掛爐又會由于供、回水溫度都低于露點溫度而產生換熱器結露現象，從而嚴重影響到壁掛爐的使用壽命（對于冷凝爐來說不存在這個問題，但直接帶地暖會出現流量不足限制供暖面積和輸出功率的問題）。

 

第二、對于大多數用戶來說，室溫穩定后壁掛爐的最小輸出功率往往大于供暖需要的功率，因此會運行在間斷工作狀態，壁掛爐啟停時供水溫度波動可以達到20℃～30℃，這種劇烈的溫度波動水如果直接送到分集水器、地暖管等部件中，會產生熱脹冷縮的應力，影響到末端的安全性和使用壽命。

 

第三、如果地暖采用分環路或分區域控溫方式，末端流量和功率大幅度變化，當末端開啟且房間較少的時候，壁掛爐可能會由于流量過小而無法正常工作，出現頻繁啟停的問題，嚴重時還可能導致用戶家中無法正常供暖。

 

第四、由于壁掛爐被設計為高溫差小流量的工作方式，能夠提供的有效循環流量通常不大于1t，直接帶地暖時即使壁掛爐功率很大也只能帶面積100m2左右的地暖，而在供暖能力上一臺24kW的壁掛爐能夠帶200m2～300m2地暖面積的供暖，這種方式制約了壁掛爐的輸出功率。

 

簡單小結：對集中供暖來說，如果供水溫度不高于45℃時，干鋪地暖采用溫控器開關方式控制室溫，能夠達到較好的室溫舒適度。但是濕鋪地暖用開關式控制室溫波動會較大，很難給用戶提供很好的使用體驗。對于常規壁掛爐地暖來說，分戶控溫無法解決壁掛爐供水溫度與地暖需求溫度的矛盾，同時由于流量限制對壁掛爐輸出功率和帶供暖面積的能力產生限制，也存在一定的問題；如果壁掛爐帶分環路或分區域溫控地暖，還有流量負荷變化對壁掛爐本身的嚴重干擾，可能會造成大量的售后問題，我個人不推薦這種方式。
 

2、“流量調節型”控溫方式
 

例如集中供暖時通過調節分集水器流量進行室溫控制的方式。其實這種調節方式本身是“偽控溫方式”，除了進行房間溫度平衡外，手動方式無法真正實現室溫的控制。

 

調節型分水器

 

由于調節后室溫不能及時變化，需要等待一段時間后才能知道調節是否合適，而且外面的環境溫度會發生變化，所以沒有人能夠手動調節好室溫，最后的結果只能是全部開啟，讓室溫在最冷的天氣時不至于太低，而且大多數時間當室溫偏高時，會開窗降溫或者在地面上潑一盆水來降低高溫。

 

即使如此，這種方式也在普遍應用，特別是集中供暖的地暖用戶，當房間溫度過高時暖通公司通常會告訴用戶，房間太熱了就把對應房間的分集水器閥門關小一點，這樣確實能夠將室溫降下來，但這種方式不對，原因如下：

 

首先，規程規定：3.5.11加熱供冷管和輸配管流速不宜小于0.25m/s。當通過關小流量降低室溫時地暖管道流速降低，低于規程規定的0.25m/s，管道中的氣體和雜質不容易被水流帶走，聚集在管道中容易形成氣堵和臟堵，使用一段時間后容易導致地暖不熱。

 

另外，當流速降低后地暖進回水溫差會增大，很有可能會超過規程規定的10℃溫差。

 

地暖是典型“低溫差大流量”的工作模式，埋在地面的管道數十米長，要想讓整個地面都能夠供暖，就要使回水溫度明顯高于室溫和合適的地表溫度，以保證整條管道都在有效散熱，如果流量關得太小會出現回水溫度過低，那么后面一段距離的管道，實際上則不能提供散熱供暖，那么地暖也會變成局部散熱的供暖方式。

地暖管道溫度變化示意圖

 

那么是不是在任何情況下都必須遵守規程中規定的供、回水溫度不大于10℃，同時不低于5℃呢？其實弄清楚這個規定的含義就明白了，因為這些需要根據不同情況而定：規程規定溫差不大于10℃的原因是當進水溫度是45℃，溫差是10℃時，回水溫度為35℃時還可以提供有效散熱；供水溫度只有35℃，溫差保持5℃，則回水溫度會降低到30℃，還能夠正常給地面提供熱量。但是我們注意到隨著房間保溫性能的提升，以及適合更低水溫的高效末端的誕生，有時供水溫度為30℃甚至更低都可以為房間提供舒適的溫度，這種情況下溫差可能需要降低到3℃～5℃。

 

當然還有一種情況：比如供水溫度為55℃的時候，即使供、回水溫差達到20℃，回水溫度也有35℃，還是可以散熱的，但是這種情況下供水管道經過的地方其地面溫度會遠遠超過29℃的上限，因此也不是合適的控溫方式。

 

簡單小結：除了進行流量平衡調節外，通過改變流量來調節室溫的方式是不合適的，也很難給用戶提供舒適的供暖體驗，這種方式個人持反對意見。

 

3、“水溫調節型”控溫方式

 

水溫對地暖散熱量有顯著的影響，因此通過水溫進行室溫調節的方式非常適合地暖。

 

表1 不同水溫下加熱管間距大小對熱量的影響

 

從表1中可以看出，地暖有效散熱量與平均水溫，或者說平均水溫與室溫的溫差具有顯著關聯，改變此差值后很容易調節地暖散熱量，進行室溫調節。典型方式如通過改變壁掛爐設定水溫來控制室溫，還有通過混水裝置改變地暖供水溫度的室溫調節方式。

 

壁掛爐直接帶地暖圖

 

對于常規鍋爐來說直接通過壁掛爐設定地暖水溫的方式是不合適的，理由在前面已經講過，通過壁掛爐設定地暖水溫會導致嚴重的冷凝現象；為了避免冷凝現象就需要將水溫設定為較高值，但超過地暖需要的水溫，就會導致室溫過高或者地面溫度過高。

 

無論是壁掛爐帶地暖還是集中供暖帶地暖，通過地暖混水系統等來改變地暖供水溫度是目前最合理的方式，可以同時解決室溫舒適性問題和熱源匹配性問題。

 

混水裝置是供暖系統中一個重要的工況轉換設備，在系統中具有降溫、溫度穩定、流量轉換、功率分配、負荷平衡、揚程補償等多方面的作用，對室溫的控制主要利用到混水的降溫、溫度穩定和流量轉換作用。

 

關于混水裝置的工作原理及系統中的作用，我們會在后面的章節進行專門交流。

 

1）集中供暖地暖采用混水裝置的作用

 

集中供暖混水地暖圖

 

第一、集中供暖溫度不受控制，但是有了混水裝置后用戶可以自由選擇自己需要的水溫，為用戶提供更高的舒適度。

 

第二、采用混水裝置對室溫進行有效控制后可避免用戶室溫過高或者通過開窗降溫，可降低集中供熱熱量的浪費。

 

第三、混水裝置具有自動負荷平衡功能和流量平衡功能，可以避免集中供熱中水力失衡導致的部分用戶家中地暖不熱的問題。

 

第四、集中供暖具有二次循環泵增壓、改善地暖循環工況的作用，可以讓用戶家中的地面溫度更均勻，體驗更舒適。

 

第五、混水裝置具有流量轉換的作用，當室溫達到需求后能夠自動降低一次流量，減少集中供暖水量的需求，從而降低集中供暖輸送的能耗。

 

2）壁掛爐地暖采用混水裝置的作用

 

壁掛爐混水地暖圖

 

第一、采用混水裝置后壁掛爐可以在適宜的高溫狀態下工作，避免冷凝現象的發生。

 

第二、通過混水裝置穩定溫度的作用，將壁掛爐啟停時大幅度的水溫波動平抑后送到地暖中，可減少熱脹冷縮應力對管道和管件壽命及安全性的影響。

 

第三、通過混水裝置流量轉換的作用，將壁掛爐高溫差小流量的熱水轉換成地暖需要的低溫差大流量用水，可以充分利用壁掛爐輸出功率，實現一臺24kW壁掛爐帶200m2～300m2房屋供暖的目的。

 

第四、混水裝置中的循環泵可以增加地暖的流速，讓地面溫度更均勻，氣體和雜質不容易聚集，供暖更舒適、穩定。

 

第五、當壁掛爐帶大面積供暖或者多層別墅供暖時，混水裝置可以自動實現功率、流量分配，實現系統自動平衡，大大降低系統調試的工作量。值得注意的是，無論對壁掛爐地暖還是集中供暖地暖，都可以采用帶有氣候補償功能的混水裝置實現根據天氣自動調節供水溫度，從而保持室溫恒定舒適的目的，這是一種舒適度高和節能效果好的方式。

 

3）壁掛爐地暖配套混水裝置具有特殊的性能要求，不可亂用。

 

特別提醒：壁掛爐配套的混水對于性能和結構設計都有特殊的要求，實際應用中也有一些必須要注意的問題。市面上很多混水裝置并不適合用于壁掛爐，當供暖方案不合適的時候可能導致壁掛爐難以穩定工作，最好選擇專業公司針對壁掛爐設計的混水裝置，進行設計方案和產品選型，以達到較好的使用效果。

 

4）去耦罐不能代替混水裝置

 

壁掛爐帶去耦罐地暖圖

 

這里糾正一個誤區，很多朋友用去耦罐代替混水裝置，其實兩者的作用完全不同。原因是去耦罐可以解決壁掛爐流量和末端流量不匹配的問題，但無法控制二次供水溫度，在實際工作中往往是壁掛爐本身的高溫和溫度波動直接通過去耦罐進入地暖管道，無論是安全性還是舒適性都無法得到保障，個人反對采用這種方式。

4、“復合調節型”控溫方式

 

每種控制方式都有自己的特點，如果想達到更好的效果，復合式調節方式是很好的選擇：比如普通混水裝置能夠提供穩定的供水溫度，但室溫還會隨著室外氣溫的變化而變化；帶有氣候補償功能的混水裝置能夠保持室溫的穩定，但不能根據需求分時段和區域進行供暖，因此采用混水裝置加可編程溫控器或者混水裝置加分環路或分區域溫控系統，都可以給用戶提供更加舒適和節能的供暖體驗。因此，靈活掌握上述特性可以做出真正舒適節能的地暖系統。

 

壁掛爐地暖分室溫控圖

 

本章小結：這里我們對地暖的幾種控溫方式進行了分析，希望能夠幫助到大家。但是這里只探討了室溫控制方式，想做好用戶體驗還需要系統方案本身的優化設計，以及對不同熱源和末端特性的掌握和利用等。相關內容，我們在后期會逐步與大家分享。

 

此文由博容總經理申國強先生原創，發表于《地暖月刊》第151期，敬請關注！